冲压成形常见的缺陷及解决办法

冲压成形常见的缺陷及解决办法

文章来源:金属加工 点击数:51 发布时间:2019-08-01
本文将对冲压成形过程中常见的三种质量缺陷:破裂、起皱和回弹现象产生的原因进行分析,并分别介绍了一般的解决办法,只有找准病根,对症下药,才能不至于盲目修模,费时费财。请见详文。
冲压成形常见的缺陷及解决办法

板料冲压成形是一种十分重要的金属塑性成形方法,广泛应用于航空航天、汽车机车、电机电器、食品包装、日用五金、建筑、包装等工业领域

在实际的冲压生产过程中经常出现的各种成形缺陷,严重影响了冲压件的几何精度、机械性能以及表面质量。由于与冲压成形质量相关的工艺参数众多,且各因素之间又相互关联,这对现场的模具工程师修模、试模带来了极大的困难和挑战。本文将对冲压成形过程中常见的三种质量缺陷:破裂、起皱和回弹现象产生的原因进行分析,并分别介绍了一般的解决办法,只有找准病根,对症下药,才能不至于盲目修模,费时费财。

一、破裂

板材变薄是板材拉伸导致的结果,从工程实际的角度来看,板料的厚度减少4 %~20 %,一般都是可以接受的,然而,若减薄的太多,则不仅将削弱零件的刚度,严重者,甚至直接导致板料破裂,沦为废品,因此,破裂现象是严重影响冲压成形件质量的重要缺陷之一。

微信图片_20190801140433.jpg

我们知道,在材料拉伸试验中,随着变形的不断加深,材料的承载面积不断缩减,同时其硬化效应也不断增强,当硬化效应的增加能够补偿承载面积的缩减时,变形是稳定的;当越过某一极限值以后,材料将首先在承载能力最薄弱的位置发生颈缩,最终被拉断。对于板料来讲,材料变形的过程与拉伸实验是基本相同的,当应变超过某一极限值的时候将引起板材破裂。

根据破裂程度的不同,可将破裂分为微观破裂和宏观破裂两种情况。微观破裂指在板料中产生肉眼难以看清的裂纹,尽管裂纹深度很浅,但其实一部分材料已然失效。宏观破裂是指板料中出现了肉眼可见的裂纹和断裂。金属加工微信,内容不错,值得关注。宏观破裂通常主要由薄板平面内的过度拉胀所造成的,而微观破裂既可由单纯的拉胀引起,也可由单纯的弯曲引起,无论是微观破裂还是宏观破裂归根结底都是由于材料局部拉应变过大所致。

破裂产生的场合一般有:深冲工艺中小半径区域、凸模圆角处、侧壁中心以及材料通过拉延筋进入凹模导致流动受阻的区域。

微信图片_20190801140437.jpg

由于破裂是由局部区域的应变超出其极限值而导致的,因此,消除破裂现象应当遵循原则就是改变法向接触力和切向摩擦力的分布,以降低破裂区域的拉应变值,工程上的做法一般有:

1、选择合理的坯料尺寸和形状

在板料成形过程中坯料的尺寸、形状会影响最终的成形质量,比如在拉伸方筒时,首先采用方形坯料进行拉伸,如果出现破裂,可对坯料四个角进行适当大小的切角处理,则可消除破裂。

2、增加辅助工序(改变产品圆弧或斜度,增加整形或工艺切口)

在满足零件功能要求的前提下,适当增大模具圆角或减小斜度可以减小材料在成形过程中的流动阻力,从而避免破裂。在板材适当的部位冲切工艺切口,使容易破裂的区域从相邻区域里得到材料补充,以改善该区域的变形情况,同样也可以避免破裂的产生。

3、调整拉延筋参数或压边力

使用拉延筋虽然可以防止凸缘部位产生褶皱,但其副作用就是增加了材料进入凹模的流动阻力,因此,不适当的拉延筋参数可能会导致流动阻力过大,致使板材拉裂。

4、改善润滑条件

冲压成形质量与润滑剂的关系极为重要,不良的润滑条件或润滑剂选择不当都有可能导致板材拉裂。

二、起皱

起皱也是冲压成形过程中一种典型的质量缺陷,直接影响产品表面质量,像国内的汽车外观覆盖件成形质量差,很重要的一个原因就是起皱问题;更为严重的,有时还会出现起皱再被模具熨平现象,损伤工件甚至划伤模具,给生产带来极大的损失。

微信图片_20190801140437.jpg

起皱产生原因与破裂产生原因相反,是由于局部压应力过大引起板料厚度方向的失稳所致。这种失稳形式称为压缩失稳。起皱发生时,皱纹的走向与压应力垂直,但不能简单认为任何起皱都是压应力引起的。

在板料冲压成形时产生的起皱是各种各样的,按产生原因不同可分为材料堆积起皱和失稳起皱,材料堆积起皱是由于进入凹模腔内的材料过多而导致的起皱;而失稳起皱则是指由于板料厚度方向的约束力弱的压缩凸缘失稳和在不均匀的拉伸部位失稳而产生的皱纹。起皱虽然不像拉裂那样削弱零件的强度和刚度,但它影响零件的精度和美观。如果在中间工序发生起皱还可能影响下一道工序的正常进行。

材料局部压应力过大时容易导致起皱,特别是当材料处于拉-压两种应力状态作用下的时候,因此消除起皱的处理原则是准确预测材料的流动情况并增加起皱处的法向接触力,工程上的做法一般有:

1、增大压边力

压边力可增加材料进入凹模的流动阻力,可以缓解凸缘边缘的起皱现象。

2、增加拉深筋数量或者增加高度

拉延筋分圆筋、方筋、拉延栏,进料阻力依次增大,使用何种拉延筋需要从多方面进行考虑,如制件拉延深度、材料性能、产品形状等。合理的设置拉延筋,科学控制进料阻力,改变材料内部应力状态,调整材料流动方向,可以有效地改善起皱缺陷。

3、修改产品和模具形状以吸收多余材料

附表:板材冲压成形缺陷及解决办法

微信图片_20190801140440.jpg